package com.xiyuan.smartutils;

import java.io.Serializable;
import java.util.Objects;

/**
 * 坐标系转换相关工具类，主流坐标系包括：<br>
 * <ul>
 *     <li>WGS84坐标系：即地球坐标系，中国外谷歌地图</li>
 *     <li>GCJ02坐标系：即火星坐标系，高德、腾讯、阿里等使用</li>
 *     <li>BD09坐标系：即百度坐标系，GCJ02坐标系经加密后的坐标系。百度、搜狗等使用</li>
 * </ul>
 * <p>
 * 坐标转换相关参考: <a href="https://tool.lu/coordinate/">https://tool.lu/coordinate/</a><br>
 *
 * @author xiyuan-lgz 2024-07-21 @version v1.0.0 新建与整理
 */
@SuppressWarnings({"DuplicatedCode", "AlibabaLowerCamelCaseVariableNaming"})
public class CoordinateUtil {
    
    /**
     * 坐标转换参数：(火星坐标系与百度坐标系转换的中间量)
     */
    public static final double X_PI = 3.1415926535897932384626433832795 * 3000.0 / 180.0;
    
    /**
     * 坐标转换参数：π
     */
    public static final double PI = 3.1415926535897932384626433832795D;
    
    /**
     * 地球半径（Krasovsky 1940）
     */
    public static final double RADIUS = 6378245.0D;
    
    /**
     * 修正参数（偏率ee）
     */
    public static final double CORRECTION_PARAM = 0.00669342162296594323D;
    
    /**
     * 判断坐标是否在国外<br>
     * 火星坐标系 (GCJ-02)只对国内有效，国外无需转换
     *
     * @param lng 经度
     * @param lat 纬度
     * @return 坐标是否在国外
     */
    public static boolean isOutOfChina(double lng, double lat) {
        return (lng < 72.004 || lng > 137.8347) || (lat < 0.8293 || lat > 55.8271);
    }
    
    //----------------------------------------------------------------------------------- WGS84
    
    /**
     * WGS84 转换为 火星坐标系 (GCJ-02)
     *
     * @param lng 经度值
     * @param lat 纬度值
     * @return 火星坐标 (GCJ-02)
     */
    public static Coordinate wgs84ToGcj02(double lng, double lat) {
        return new Coordinate(lng, lat).offset(offset(lng, lat, true));
    }
    
    /**
     * WGS84 坐标转为 百度坐标系 (BD-09) 坐标
     *
     * @param lng 经度值
     * @param lat 纬度值
     * @return bd09 坐标
     */
    public static Coordinate wgs84ToBd09(double lng, double lat) {
        final Coordinate gcj02 = wgs84ToGcj02(lng, lat);
        return gcj02ToBd09(gcj02.lng, gcj02.lat);
    }
    
    //----------------------------------------------------------------------------------- GCJ-02
    
    /**
     * 火星坐标系 (GCJ-02) 转换为 WGS84
     *
     * @param lng 经度坐标
     * @param lat 纬度坐标
     * @return WGS84 坐标
     */
    public static Coordinate gcj02ToWgs84(double lng, double lat) {
        return new Coordinate(lng, lat).offset(offset(lng, lat, false));
    }
    
    /**
     * 火星坐标系 (GCJ-02) 与百度坐标系 (BD-09) 的转换
     *
     * @param lng 经度值
     * @param lat 纬度值
     * @return BD-09 坐标
     */
    public static Coordinate gcj02ToBd09(double lng, double lat) {
        double z = Math.sqrt(lng * lng + lat * lat) + 0.00002 * Math.sin(lat * X_PI);
        double theta = Math.atan2(lat, lng) + 0.000003 * Math.cos(lng * X_PI);
        double bd_lng = z * Math.cos(theta) + 0.0065;
        double bd_lat = z * Math.sin(theta) + 0.006;
        return new Coordinate(bd_lng, bd_lat);
    }
    
    //----------------------------------------------------------------------------------- BD-09
    
    /**
     * 百度坐标系 (BD-09) 与 火星坐标系 (GCJ-02)的转换
     * 即 百度 转 谷歌、高德
     *
     * @param lng 经度值
     * @param lat 纬度值
     * @return GCJ-02 坐标
     */
    public static Coordinate bd09ToGcj02(double lng, double lat) {
        double x = lng - 0.0065;
        double y = lat - 0.006;
        double z = Math.sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * Math.sin(y * X_PI);
        double theta = Math.atan2(y, x) - 0.000003 * Math.cos(x * X_PI);
        double gg_lng = z * Math.cos(theta);
        double gg_lat = z * Math.sin(theta);
        return new Coordinate(gg_lng, gg_lat);
    }
    
    /**
     * 百度坐标系 (BD-09) 与 WGS84 的转换
     *
     * @param lng 经度值
     * @param lat 纬度值
     * @return WGS84坐标
     */
    public static Coordinate bd09toWgs84(double lng, double lat) {
        final Coordinate gcj02 = bd09ToGcj02(lng, lat);
        return gcj02ToWgs84(gcj02.lng, gcj02.lat);
    }
    
    //----------------------------------------------------------------------------------- Private methods begin
    
    /**
     * WGS84 与 火星坐标系 (GCJ-02)转换的偏移算法（非精确）
     *
     * @param lng    经度值
     * @param lat    纬度值
     * @param isPlus 是否正向偏移：WGS84转GCJ-02使用正向，否则使用反向
     * @return 偏移坐标
     */
    private static Coordinate offset(double lng, double lat, boolean isPlus) {
        double dlng = transLng(lng - 105.0, lat - 35.0);
        double dlat = transLat(lng - 105.0, lat - 35.0);
        
        double magic = Math.sin(lat / 180.0 * PI);
        magic = 1 - CORRECTION_PARAM * magic * magic;
        final double sqrtMagic = Math.sqrt(magic);
        
        dlng = (dlng * 180.0) / (RADIUS / sqrtMagic * Math.cos(lat / 180.0 * PI) * PI);
        dlat = (dlat * 180.0) / ((RADIUS * (1 - CORRECTION_PARAM)) / (magic * sqrtMagic) * PI);
        
        if (!isPlus) {
            dlng = -dlng;
            dlat = -dlat;
        }
        
        return new Coordinate(dlng, dlat);
    }
    
    /**
     * 计算经度坐标
     *
     * @param lng 经度坐标
     * @param lat 纬度坐标
     * @return ret 计算完成后的
     */
    private static double transLng(double lng, double lat) {
        double ret = 300.0 + lng + 2.0 * lat + 0.1 * lng * lng + 0.1 * lng * lat + 0.1 * Math.sqrt(Math.abs(lng));
        ret += (20.0 * Math.sin(6.0 * lng * PI) + 20.0 * Math.sin(2.0 * lng * PI)) * 2.0 / 3.0;
        ret += (20.0 * Math.sin(lng * PI) + 40.0 * Math.sin(lng / 3.0 * PI)) * 2.0 / 3.0;
        ret += (150.0 * Math.sin(lng / 12.0 * PI) + 300.0 * Math.sin(lng / 30.0 * PI)) * 2.0 / 3.0;
        return ret;
    }
    
    /**
     * 计算纬度坐标
     *
     * @param lng 经度
     * @param lat 纬度
     * @return ret 计算完成后的
     */
    private static double transLat(double lng, double lat) {
        double ret = -100.0 + 2.0 * lng + 3.0 * lat + 0.2 * lat * lat + 0.1 * lng * lat
                + 0.2 * Math.sqrt(Math.abs(lng));
        ret += (20.0 * Math.sin(6.0 * lng * PI) + 20.0 * Math.sin(2.0 * lng * PI)) * 2.0 / 3.0;
        ret += (20.0 * Math.sin(lat * PI) + 40.0 * Math.sin(lat / 3.0 * PI)) * 2.0 / 3.0;
        ret += (160.0 * Math.sin(lat / 12.0 * PI) + 320 * Math.sin(lat * PI / 30.0)) * 2.0 / 3.0;
        return ret;
    }
    //----------------------------------------------------------------------------------- Private methods end
    
    /**
     * 坐标经纬度
     *
     * @author xiyuan 2024-17-21 @version 1.0.0 新建或整理
     */
    public static class Coordinate implements Serializable {
        private static final long serialVersionUID = 1L;
        
        /**
         * 经度
         */
        private double lng;
        /**
         * 纬度
         */
        private double lat;
        
        /**
         * 构造
         *
         * @param lng 经度
         * @param lat 纬度
         */
        public Coordinate(double lng, double lat) {
            this.lng = lng;
            this.lat = lat;
        }
        
        /**
         * 获取经度
         *
         * @return 经度
         */
        public double getLng() {
            return lng;
        }
        
        /**
         * 设置经度
         *
         * @param lng 经度
         * @return this
         */
        public Coordinate setLng(double lng) {
            this.lng = lng;
            return this;
        }
        
        /**
         * 获取纬度
         *
         * @return 纬度
         */
        public double getLat() {
            return lat;
        }
        
        /**
         * 设置纬度
         *
         * @param lat 纬度
         * @return this
         */
        public Coordinate setLat(double lat) {
            this.lat = lat;
            return this;
        }
        
        /**
         * 当前坐标偏移指定坐标
         *
         * @param offset 偏移量
         * @return this
         */
        public Coordinate offset(Coordinate offset) {
            this.lng += offset.lng;
            this.lat += offset.lat;
            return this;
        }
        
        @Override
        public boolean equals(Object o) {
            if (this == o) {
                return true;
            }
            if (o == null || getClass() != o.getClass()) {
                return false;
            }
            Coordinate that = (Coordinate) o;
            return Double.compare(that.lng, lng) == 0 && Double.compare(that.lat, lat) == 0;
        }
        
        @Override
        public int hashCode() {
            return Objects.hash(lng, lat);
        }
        
        @Override
        public String toString() {
            return "Coordinate{" +
                    "lng=" + lng +
                    ", lat=" + lat +
                    '}';
        }
    }
}
